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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolben einer Brennkraftmaschine mit einem Kolbenoberteil und einem damit gefügten Kolbenunterteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Kolben.
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Aus der
DE 10 2011 115 826 A1 ist ein gattungsgemäßer Kolben einer Brennkraftmaschine mit einem Kolbenoberteil und einem damit gefügten Kolbenunterteil bekannt, wobei das Kolbenunterteil und das Kolbenoberteil zusammen einen ringförmigen Kühlkanal begrenzen.
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Aus der
DE 10 2011 119 527 A1 ist ein weiterer Kolben mit einem einen Kolbenboden aufweisenden Kolbenkopf und einem Kolbenschaft bekannt, wobei ein erster Teil des Kolbenkopfes von einem Kolbengrundkörper gebildet ist, und wobei ein zweiter Teil des Kolbenkopfes von einem Kolbenkopfelement gebildet ist. Dabei ist vorgesehen, dass im Kühlkanal mindestens ein Wärmeleitelement angeordnet ist, welches mit dem Kolbengrundkörper und dem Kolbenkopfelement über eine äußere Fügenaht und eine innere Fügenaht, die vom Kolbenboden zum Kühlkanal verlaufen, verbunden ist. Hierdurch soll eine verbesserte Wärmeableitung aus dem Kolbenboden erzielt werden.
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Während des Betriebes einer Brennkraftmaschine erfolgt insbesondere an einem Muldenrand ein hoher Wärmeeintrag und damit auch ein hoher Temperatureintrag in den Kolben, also an einem radial inneren und zugleich oberen Eckbereich des Kühlkanals, was im ungünstigsten Fall zu einem Verkoken des Kühlöls im Kühlkanal an dieser Stelle führen kann. Ein derartiges Verkoken ist unbedingt zu vermeiden, da eine anhaftende Schicht aus verkoktem Öl einen Wärmeübertrag reduziert, wodurch die Kühlung durch neu in den Kühlkanal eingespritztes Kühlöl an diesen Stellen verschlechtert wird.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Kolben der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere eine verbesserte Wärmeabfuhr im Kolben ermöglicht und zudem leicht baut und einfach zu fertigen ist.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem zweiteiligen Kolben mit einem Kolbenoberteil und einem Kolbenunterteil ein Leitelement in einen Kühlkanal einzusetzen, welches eine in Richtung einer inneren Kühlkanalwand gerichtete Nase aufweist und dadurch bei der Abwärtsbewegung des Kolbens das im unteren Teil des Kühlkanals vorhandene Kühlöl in Folge seiner Massenträgheit in Richtung eines oberen Bereichs der inneren Kühlkanalwand lenkt und so diesen Bereich kühlt. Da dieser Bereich an eine hoch temperaturbelastete Brennraummulde angrenzt, kann dadurch eine verbesserte Wärmeabfuhr erreicht werden. Dies begrenzt die dort auftretenden Spitzentemperaturen und schützt das Kühlöl vor Verkokung. Durch den Umstand, dass das verwendete Leitelement als separates Blechbauteil ausgebildet ist, kann dieses zudem vergleichsweise leicht ausgebildet werden. Das zumindest eine Leitelement ist darüber hinaus mit einem ersten Ende mit dem Kolbenoberteil und mit einem zweiten Ende mit dem Kolbenunterteil verbunden, beispielsweise verspannt oder verschweißt bzw. verlötet und dadurch zuverlässig im Kühlkanal fixiert. Mit dem erfindungsgemäßen Kolben ist es somit möglich, ein hinsichtlich seines Gewichtes vergleichsweise leichtes Leitelement im Kühlkanal des Kolbens zu fixieren und das Leitelement aufgrund seiner in Richtung der inneren Kühlkanalwand gerichteten Nase dazu zu verwenden, einen oberen Bereich der inneren Kühlkanalwand, der an eine Brennraummulde angrenzt, bevorzugt zu kühlen und dadurch eine erhöhte Wärmeabfuhr zu erreichen und ein Verkoken von Kühlöl zu verhindern. Im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Leitelementen, die integral mit dem Kolbenoberteil ausgebildet sind, stellt das als Blechbauteil ausgebildete erfindungsgemäße Leitelement zudem eine deutliche Reduzierung des Gewichts dar, wodurch der Wirkungsgrad einer mit einem solchen Kolben betriebenen Brennkraftmaschine gesteigert werden kann.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung liegt das zumindest eine Leitelement mit seinem ersten Ende unter Vorspannung am Kolbenoberteil und mit seinem zweiten Ende unter Vorspannung am Kolbenunterteil an. Alternativ kann das Leitelement mit sowohl seinem ersten als auch seinem zweiten Ende unter Vorspannung entweder an dem Kolbenoberteil oder dem Kolbenunterteil befestigt sein. In beiden Fällen ist das zumindest eine Leitelement an keinem seiner beiden Enden fest mit dem Kolbenoberteil bzw. dem Kolbenunterteil fixiert, beispielsweise über eine Löt- oder Schweißverbindung, sondern es ist im Kühlkanal lediglich verspannt. Dies bietet den großen Vorteil, dass kein separater Montageschritt zur Fixierung des Leitelements am Kolbenoberteil oder am Kolbenunterteil erforderlich ist. Durch den Entfall dieses Montageschrittes kann der erfindungsgemäße Kolben insgesamt kostengünstiger hergestellt werden.
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Bei einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist das zumindest eine Leitelement mit seinem ersten Ende fest mit dem Kolbenoberteil oder dem Kolbenunterteil verbunden und liegt mit seinem zweiten Ende unter Vorspannung am Kolbenunterteil oder am Kolbenoberteil an. Mit seinem ersten Ende kann dabei das zumindest eine Leitelement mit dem Kolbenoberteil oder mit dem Kolbenunterteil verlötet oder verschweißt sein. Bei einer derartigen Ausführungsform ist es beispielsweise denkbar, dass das wenigstens eine Leitelement vor dem Fügen der beiden Kolbenteile miteinander am Kolbenoberteil oder am Kolbenunterteil fixiert wird, beispielsweise angelötet oder angeschweißt wird, und anschließend nach dem Fügen des Kolbens mit seinem zweiten Ende am Kolbenoberteil oder am Kolbenunterteil unter Vorspannung anliegt. Auch hierdurch kann eine vergleichsweise einfache aber zugleich zuverlässige Montage und Fixierung des wenigstens einen Leitelements im Kühlkanal des Kolbens erreicht werden. Von besonderem Vorteil hierbei ist, dass durch die Fixierung des wenigstens einen Leitelements an seinem ersten Ende am Kolbenoberteil oder am Kolbenunterteil eine eindeutige Lagefixierung des Leitelements im späteren Kühlkanal erzwungen werden kann.
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Allgemein sind die Schweißverbindungen zwischen den Kolbenteilen oder zwischen einem Kolbenteil und dem Leitelement gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise mittels Laserschweißen ausgeführt, wodurch die Entstehung von unerwünschten Schweißwülsten weitgehend vermieden werden kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung liegt das Leitelement mit seinem zweiten Ende an einem Absatz des Kolbenoberteils und/oder des Kolbenunterteils formschlüssig an. Ein derartiger Absatz kann beispielsweise eine Ringstufe oder Schulter sein, an welcher sich das Leitelement mit seinem zweiten Ende, insbesondere unter Vorspannung, abstützt. Ein derartiger Absatz ermöglicht dabei eine eindeutige Lagefixierung des Leitelements im Kühlkanal und gewährleistet dadurch eine hohe Fertigungsgenauigkeit. Der Absatz kann als eine Ringstufe an dem Kolbenoberteil oder dem Kolbenunterteil ausgebildet sein, z.B. durch Drehen. Er kann aber an einem Stoß zwischen den beiden Kolbenteilen auch einfach dadurch ausgebildet werden, dass diese z.B. eine unterschiedliche Dicke aufweisen oder jedenfalls ihre dem Kühlkanal zugewandten Oberflächen versetzt angeordnet sind und eine Stufe bilden. In diesem Fall kann sich das unter Vorspannung stehende Leitelement mit seinem zweiten Ende auch an beiden Kolbenteilen gleichzeitig abstützen. Sofern die gewünschte Lage des Absatzes mit der Lage des Stoßes der Kolbenteile übereinstimmt, kann auf die Weise der Bearbeitungsschritt zum Anbringen der Ringstufe in einem der Kolbenteile eingespart werden. Weiterhin erlaubt ein Absatz auch die Übertragung von größeren Kräften parallel zur Kühlkanalwand zwischen Leitelement und Kolbenteil, was die Möglichkeiten bei der Formgebung und Befestigung des Leitelements erweitert.
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Gegenüber einem ohne Absatz an der Kühlkanalwand anliegenden Ende des Leitelements vermeiden bzw. verringern Absätze Unebenheiten in der resultierenden Kühlkanaloberfläche. Vorzugsweise entspricht die Höhe der Absätze gemäß der vorliegenden Erfindung etwa der Dicke des Bleches, aus dem das Leitelement besteht. Eine glatte Kühlkanaloberfläche stellt einen geringeren Strömungswiderstand dar und begünstigt dadurch höhere Strömungsgeschwindigkeiten an der Oberfläche und damit eine bessere Wärmeabfuhr.
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Zweckmäßig ist das zumindest eine Leitelement mit seinem ersten Ende in einer das Kolbenoberteil und das Kolbenunterteil verbindenden Fügenaht angeordnet und dort sowohl mit dem Kolbenoberteil als auch dem Kolbenunterteil fest verlötet oder verschweißt. In diesem Fall erfolgt somit eine Fixierung des Leitelements zwischen den beiden Kolbenteilen und zugleich über den Fügewerkstoff, beispielsweise Lot oder schweißbares Metall, wodurch eine besonders zuverlässige Fixierung des Leitelements gegeben ist. Vorzugsweise kann das Leitelement einen Flansch aufweisen, der das erste Ende bildet und zwischen den beiden Kolbenteilen fixiert wird.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass das Leitelement mit seinem ersten Ende die gesamte Fügenaht belegt, oder aber auch nur einen Teil davon. In letzterem Falle kann dabei das Kolbenoberteil und/oder das Kolbenunterteil eine gestufte Fügefläche aufweisen, so dass die beiden Kolbenteile vor der Stufe direkt aneinander anliegen und nach der Stufe am Leitelement.
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Bei einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung verläuft das zumindest eine Leitelement mit einem ersten Ende und/oder mit einem zweiten Ende quer über eine Fügenaht zwischen Kolbenoberteil und Kolbenunterteil. Mit seinem zweiten Ende liegt es in diesem Fall vorzugsweise ebenfalls am Kolbenoberteil bzw. Kolbenunterteil an, wobei die stoffschlüssige Verbindung des zumindest einen Leitelements an seinem ersten Ende im Bereich der Fügenaht über den Lotwerkstoff der Fügenaht oder über den beim Schweißen aufgeschmolzenen Werkstoff des Kolbenoberteils bzw. Kolbenunterteils erfolgt. Das Anordnen des zumindest einen Leitelements mit seinem ersten Ende quer verlaufend über die Fügenaht bietet darüber hinaus den großen Vorteil, dass eine in diesem Bereich ansonsten beim Verschweißen der beiden Kolbenteile miteinander entstehende Schweißwulst vermieden werden kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist das zumindest eine Leitelement als geschlossener Ring oder als ein offener Ring ausgebildet oder es weist mehrere Segmente auf. Die Ausbildung als geschlossener oder offener Ring bietet dabei den großen Vorteil, dass lediglich ein einziges Bauteil gelagert, transportiert und montiert werden muss. Während der geschlossene Ring stabiler und dadurch besser vor Beschädigungen geschützt ist, lässt sich ein offener Ring, der in der Art eines Kolbenrings mit einer Unterbrechung bzw. einem Ringstoß ausgebildet ist, in gewissem Maße aufweiten. Dies ermöglicht bei bestimmten Geometrien der Kolbenteile trotz Hinterscnitten noch das Einsetzen des offenen Rings, auch wenn dies in axialer Richtung nicht mehr möglich wäre. Demgegenüber weist ein aus mehreren Segmenten bestehendes Leitelement den großen Vorteil auf, dass die einzelnen Segmente bedarfsgerecht über einen Umfang verteilt im Kolben angeordnet und dadurch besonders hoch temperaturbelastete Stellen bevorzugt gekühlt werden können. Bei der zweiten Variante ist es beispielsweise möglich, Bereiche des Kolbens, in welchem eine innere Kühlkanalwand keine oder nur eine reduzierte Kühlung erfordert, nicht mit Segmenten des Leitelements im Kühlkanal auszustatten. Außerdem können Leitelementsegmente, die nur einen geringeren Winkelbereich abdecken, auch seitlich bzw. in Radialrichtung in ein Kolbenteil eingesetzt werden. Das ermöglicht eine freiere Gestaltung der Kühlkanalgeometrie und Anordnung der Schweißnähte als wenn die Notwendigkeit zum axialen Einsetzen eines geschlossenen ringförmigen Leitelements berücksichtigt werden muss.
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Zweckmäßig weist das zumindest eine Leitelement ein Standrohr auf. Über ein derartiges Standrohr kann eine Zuführung von Kühlöl in den Kühlkanal oder eine Abfuhr von Kühlöl aus dem Kühlkanal erfolgen. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Lösung kann vorgesehen sein, dass das Standrohr einstückig mit dem Leitelement ausgebildet ist und dadurch vergleichsweise einfach, da materialeinheitlich, in einem gemeinsamen Fertigungsschritt zusammen mit dem Leitelement hergestellt werden kann.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem Zylinder und einem darin angeordneten Kolben entsprechend den vorherigen Absätzen auszustatten. Eine derartige Brennkraftmaschine besitzt dabei den großen Vorteil, dass eine Translationsbewegung der Kolben aufgrund des geringen Gewichts des wenigstens einen Leitelements energieärmer ausführbar ist und zugleich über das Leitelement eine zuverlässige und bereichsorientierte Kühlung des Kolbens, insbesondere im Bereich der Brennraummulde bzw. eines oberen Bereichs der inneren Kühlkanalwand erfolgen kann. Hierdurch lässt sich nicht nur der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine steigern, sondern auch die Langlebigkeit der Brennkraftmaschine erhöhen.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch,
- 1 eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Kolben in einer ebenfalls erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit einem Leitelement, welches mit seinem ersten Ende über eine Fügenaht verläuft und mit einem zweiten Ende am Kolbenoberteil anliegt,
- 2 eine Darstellung wie in 1, wobei jedoch das Leitelement mit seinem ersten Ende in einer Fügenaht angeordnet ist und mit seinem zweiten Ende an einem Absatz des Kolbenoberteils formschlüssig anliegt,
- 3 eine Darstellung wie in 1, wobei jedoch das Leitelement mit seinem zweiten Ende ausschließlich an einer äußeren Kühlkanalwand anliegt, nicht jedoch an einer Kühlkanaldecke,
- 4 eine ähnliche Darstellung zur 1, wobei jedoch ein Absatz, an welchem das erste Ende des Leitelements anliegt, auf Höhe einer Fügenaht angeordnet ist,
- 5 ein Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kolben mit einem Leitelement mit einem Standrohr,
- 6 eine Darstellung wie in 5, jedoch ohne Standrohr und mit anders ausgebildetem Leitelement, welches mit seinem ersten Ende in einer Fügenaht angeordnet ist und sich mit seinem zweiten Ende an einem Absatz des Kolbenunterteils abstützt,
- 7 eine Darstellung wie in 6, jedoch mit anders angeordneter Fügenaht,
- 8 eine Darstellung wie in 2, wobei sich jedoch das erste Ende des Leitelements nicht an einem Absatz abstützt, sondern ausschließlich an einer äußeren Kühlkanalwand anliegt,
- 9 eine Darstellung ähnlich der 1, wobei das Leitelement sich mit beiden Enden an jeweils einem Absatz des Kolbenunterteils abstützt und über einer jeweils benachbarten Fügenaht verläuft,
- 10 eine Darstellung ähnlich der 4, wobei das Leitelement mit beiden Enden an jeweils einem Absatz anliegt, der auf Höhe einer Fügenaht ausgebildet ist.
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Entsprechend den 1 bis 10, weist ein erfindungsgemäßer Kolben 1 einer Brennkraftmaschine 2 ein Kolbenoberteil 3 sowie ein damit gefügtes, insbesondere verlötetes oder verschweißtes, Kolbenunterteil 4 auf, die zusammen einen ringförmigen Kühlkanal 5 begrenzen. Die Brennkraftmaschine 2 ist dabei der Übersichtlichkeit halber lediglich in 1 eingezeichnet. Das Kolbenoberteil 3 und das Kolbenunterteil 4 sind dabei über eine erste Fügenaht 6 und eine zweite Fügenaht 7 miteinander verbunden. Erfindungsgemäß ist nun in dem Kühlkanal 5 zumindest ein Leitelement 8 angeordnet, welches eine in Richtung einer inneren Kühlkanalwand 9 gerichtete Nase 10 aufweist, die derart ausgerichtet ist, dass in dem Kühlkanal 5 vorhandenes Kühlöl 11 in Richtung eines oberen Bereichs 12 der inneren Kühlkanalwand 9 gelenkt wird und diesen dadurch besonders effektiv kühlt. Der obere Bereich 12 der inneren Kühlkanalwand 9 liegt dabei einer Brennraummulde 13 benachbart und ist deshalb besonders temperaturbelastet. Das zumindest eine Leitelement 8 ist darüber hinaus als Blechbauteil ausgebildet, wodurch das Leitelement 8 nicht nur fertigungstechnisch einfach und kostengünstig, sondern auch gewichtsoptimiert hergestellt werden kann. Das zumindest eine Leitelement 8 ist mit seinem ersten Ende 14 mit dem Kolbenoberteil 3 und mit seinem zweiten Ende 15 mit dem Kolbenunterteil 4 verbunden. Verbunden heißt dabei beispielsweise lediglich an dem jeweiligen Kolbenteil 3, 4 anliegend oder fest mit diesem verbunden, beispielsweise verlötet oder verschweißt.
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Betrachtet man die 1 weiter, so kann man erkennen, dass das dort gezeigte Leitelement 8 mit seinem ersten Ende 14 unter Vorspannung am Kolbenoberteil 3 anliegt, während es mit seinem zweiten Ende unter Vorspannung am Kolbenunterteil 4 anliegt und sich dabei an einem Absatz 16 am Kolbenunterteil 4 abstützt.
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Gleichzeitig verläuft das zweite Ende 15 des Leitelements 8 quer über die erste Fügenaht 6, wobei das zweite Ende 15 in diesem Bereich ausschließlich am Kolbenunterteil 4 bzw. am Kolbenoberteil 3 anliegen kann oder im Bereich der ersten Fügenaht 6 noch fest mit dem Kolbenunterteil 4 bzw. dem Kolbenoberteil 3 verbunden, beispielsweise verlötet oder verschweißt, sein kann.
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Betrachtet man die 2 so kann man erkennen, dass dort das zumindest eine Leitelement 8 mit seinem zweiten Ende in der das Kolbenoberteil 3 und das Kolbenunterteil verbindenden ersten Fügenaht 6 angeordnet und dort fest mit dem Kolbenoberteil 3 und dem Kolbenunterteil 4 verlötet oder verschweißt ist. Mit seinem ersten Ende 14 stützt sich das erfindungsgemäße Leitelement 8 an einem Absatz 16 am Kolbenoberteil 3 ab, wobei der Absatz 16 hier an einer äußeren Kühlkanalwand 17 angeordnet ist.
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3 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Kolben 1, bei welchem das erfindungsgemäße Leitelement 8 mit seinem zweiten Ende quer über die erste Fügenaht 6 verläuft und sich zugleich am Absatz 16 des Kolbenunterteils 4 abstützt. In diesem Fall ist das zweite Ende 15 des Leitelements 8 fest mit dem Kolbenunterteil 4 und unter Umständen sogar zusätzlich fest mit dem Kolbenoberteil 3 verbunden, beispielsweise durch den Fügewerkstoff in der ersten Fügenaht 6, das heißt aufgeschmolzenes Metall oder Lot. Mit seinem ersten Ende 14 liegt das Leitelement 8 gemäß der 3 an der äußeren Kühlkanalwand 17 an, vorzugsweise unter Vorspannung. Rein theoretisch kann das gemäß der 3 dargestellte Leitelement 8 selbstverständlich auch an seinem ersten Ende 14 mit der äußeren Kühlkanalwand 17 des Kolbenoberteils 3 fest verbunden, beispielsweise verlötet oder verschweißt, sein und sich mit seinem zweiten Ende 15 am Absatz 16 des Kolbenunterteils 4 abstützen. Rein theoretisch ist es sogar denkbar, dass in diesem Fall das Leitelement 8 sowohl an seinem ersten Ende 14 als auch an seinem zweiten Ende 15 fest mit dem Kolbenoberteil 3 bzw. mit dem Kolbenunterteil 4 verbunden ist.
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Betrachtet man die 4, so kann man dort einen Kolben 1 erkennen, bei welchem der Absatz 16 fluchtend zur ersten Fügenaht 6 angeordnet ist, während das erste Ende 14 des Leitelements 8 im Bereich der zweiten Fügenaht 7 endet. In diesem Fall ist das Leitelement 8 vorzugsweise an seinem zweiten Ende 15 fest mit dem Kolbenoberteil 3 bzw. dem Kolbenunterteil 4 verbunden, beispielsweise durch den Fügewerkstoff der ersten Fügenaht 6, das heißt insbesondere Lot oder aufgeschmolzenes Metall. Mit seinem ersten Ende 14 liegt das Leitelement 8 an einer Kühlkanaldecke 18 an, insbesondere sogar unter Vorspannung.
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Das gemäß der 5 dargestellte Leitelement 8 besitzt ebenfalls eine Nase 10, welche das Kühlöl 11 in einen oberen Bereich 12 der inneren Kühlkanalwand 9 leitet, wobei das dargestellte Leitelement 8 mit seinem ersten Ende 14 in der ersten Fügenaht 6 angeordnet und dort fest eingebunden ist. Mit seinem zweiten Ende 15 stützt es sich an einem Kühlkanalboden 19, das heißt konkret am Kolbenunterteil 4 ab. Im Bereich des zweiten Endes 15 besitzt das dargestellte Leitelement 8 zusätzlich ein Standrohr 20. Dieses ist vorzugsweise einstückig mit dem Leitelement 8 hergestellt.
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Betrachtet man den Kolben 1 gemäß der 6, so ist dort das dargestellte Leitelement 8 mit seinem ersten Ende 14 wiederum in der ersten Fügenaht 6 zwischen Kolbenoberteil 3 und Kolbenunterteil 4 angeordnet und dort eingebunden und stützt sich mit seinem zweiten Ende 15 am Absatz 16 des Kolbenunterteils 4 ab. In diesem Fall ist eine Ringpartie 21 am Kolbenunterteil 4 angeordnet, ebenso wie in 5, während die Ringpartie 21 gemäß den Ausführungsformen des Kolbens 1 entsprechend den 1 bis 4 am Kolbenoberteil 3 angeordnet ist. Das Leitelement 8 gemäß der 6 ist dabei vorzugsweise im Absatz 16 nicht fest angebunden, sondern stützt sich dort lediglich ab. In gleicher Weise ist dies auch bei dem Leitelement 8 gemäß der 7 anzunehmen, wobei hier lediglich der Absatz 16 und die erste Fügenaht 6 zwischen Kolbenoberteil 3 und Kolbenunterteil 4 radial nach außen verlagert sind.
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Betrachtet man das Leitelement 8 gemäß der 8, so ist dort eine Ausführungsform gezeigt, welche derjenigen der 2 stark ähnelt, wobei das Leitelement 8 mit seinem ersten Ende 14 nur an der äußeren Kühlkanalwand 17 anliegt, sich dort jedoch nicht an einem Absatz 16 abstützt. Trotzdem dürfte das erste Ende 14 vorzugsweise unter Vorspannung am Kolbenoberteil 3 anliegen.
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9 entspricht im Wesentlichen der in 1 dargestellten Anordnung, wobei sich jedoch das erste und zweite Ende 14, 15 des Leitelements 8 an jeweils einem Absatz 21, 16 des Kolbenunterteils 4 abstützen. Diese Anordnung ermöglicht eine einfache und zuverlässige Montage, weil das Leitelement 8 zunächst unter Vorspannung allein an dem Kolbenunterteil 4 anliegt und auf diese Weise schon lagerichtig fixiert werden kann, bevor das Unterteil 4 mit dem Kolbenoberteil 3, z.B. durch Laserschweißen oder Löten, verbunden wird. Ferner verlaufen beide Enden 14, 15 des Leitelements 8 über der jeweiligen Fügenaht 7, 6 und können die Bildung von Schweißwülsten verhindern. Durch das Verbinden der beiden Kolbenteile 3, 4 könnte das Leitelement 8 zusätzlich auch stoffschlüssig mit dem Kolbenoberteil 3 und/oder dem Kolbenunterteil 4 verbunden werden und/oder sich unter Vorspannung auch an dem Kolbenoberteil 3 abstützen. Zur Halterung des Leitlements 8 ist dies jedoch nicht notwendig, sofern das Leitelement 8 am Kolbenunterteil 4 bereits ausreichenden Halt findet.
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10 ist eine Abwandlung von 4 und zeigt eine Ausführungsform, bei der beide Enden 14, 15 des Leitelements 8 an Absätzen anliegen, die von den beiden Kolbenteilen 3, 4 gebildet werden und fluchtend mit der jeweilgen Fügenaht 7, 6 verlaufen. Diese Anordnung erspart den Arbeitsschritt des Anbringens von Absätzen in die Kolbenteile 3, 4 und begünstigt die Strömung im Kühlkanal 5.
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Unabhängig von den gezeigten Ausführungsformen ist all diesen gemein, dass das als Blechbauteil ausgebildete Leitelement 8 vergleichsweise leicht aufgebaut und fertigungstechnisch einfach und kostengünstig herzustellen ist. Durch die Nase 10 kann insbesondere der temperaturkritische Bereich 12 an der inneren Kühlkanalwand 9, der der Brennraummulde 13 gegenüberliegt, bevorzugt gekühlt und dadurch die Leistungsfähigkeit des Kolbens 1 gesteigert werden. Mit Ausnahme beispielsweise der 1 ist es üblicherweise vorgesehen, das Leitelement 8 an zumindest einem Ende 14, 15 fest anzubinden, beispielsweise anzulöten oder anzuschweißen, während das andere Ende 15, 14 nur am jeweiligen Kolbenoberteil 3 bzw. Kolbenunterteil 4 anliegt, insbesondere unter Vorspannung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011115826 A1 [0002]
- DE 102011119527 A1 [0003]
